Как уже отмечалось, рядом фирм были разработаны и промышленно освоены двигатели, работающие на природном газе по циклу Отто. Однако, на судах они не могли использоваться в силу ряда объективных причин. Главной из которых являлись их взрыво- и пожароопасность. Особое место в ряду судовых двигателей занимает двигатель L32DF (Dual — Fuel), представляющий двухтопливный вариант двигателя Вяртсиля L32, работающий по дизельному циклу с использованием как дизельного топлива (MDO), так и газообразного топлива с эффективным кпд 44%. Переход двигателя с одного вида топлива на другой осуществляется автоматически и, практически, мгновенно, вне зависимости от режима, на котором он работает. Важной особенностью двигателя является то, что он работает на бедных газовых смесях, воздуха в цилиндре ориентировочно в два раза больше, чем требуется для полного сгорания (Рис.16.7). Поэтому большое количество тепла расходуется на нагрев воздуха, а это, естественно, способствует существенному снижению пиковых значений температур сгорания и резкому уменьшению образования NOx.Главная же задача — избежать взрывного сгорания (детонации), которое происходит при богатых смесях (малых асг).
В то же самое время, излишне большие асг, как видно из рисунка, приводят к характерному для газовых двигателей пропуску вспышек в цилиндрах. Поэтому при всех нагрузках и скоростных режимах значения коэффициента избытка воздуха должны лежать в относительно узком диапазоне. Регулировка соотношения воздух-газ осуществляется автоматически на всех режимах путем изменения производительности турбо-компрессора посредством байпасирования выхлопных газов, часть их направляется минуя ГТК.
Перед двигателем газ фильтруется, сжимается в зависимости от нагрузки двигателя до давлений (3,5 бар на полной нагрузке), величина которых зависит от режима двигателя. Далее газ направляется к главному впускному клапану, устанавливаемому на крышке каждого цилиндра. Управляющие импульсы на клапаны подаются от электронного блока управления, который, в свою очередь, получает информацию от датчиков оборотов, нагрузки, давления и температуры наддувочного воздуха и датчика контроля сгорания в каждом цилиндре (см. рис. 16.8).
Главный газовый клапан открывается и закрывается в заданные моменты времени и подает требуемое количество газа во впускной патрубок крышки цилиндра.
Газ поступает в цилиндр в процессе его наполнения воздухом. Подача осуществляется через главный гидравлически управляемый клапан (рис 16.10), установленный во впускном патрубке цилиндра. Открытие клапана осуществляется маслом, сжатым до 370 бар. Фазы открытия и закрытия клапана определяются электронным блоком управления, подающего ток на соленоид клапана.
Воспламенение бедной смеси «газ-воздух» инициируется пламенем, возникающим при самовоспламенении заранее впрыснутого в камеру сгорания небольшого количества топлива (pilot-injection). Подача дизельного топлива на двигатель (рис. 16.11) осуществляется двумя путями. Топливо для предвпрыска сжимается отдельным скальчатым насосом до 1000 бар и направляется в аккумулятор, в котором поддерживается постоянное давление. Из аккумулятора топливо поступает к форсункам. Каждая форсунка имеет два сопла и две иглы. Малая игла для pilot-injection и большая — для основной подачи при работе двигателя на MDO. Момент и продолжительность открытия малой иглы определяется открытием и закрытием установленного в форсунке клапана, управляемого соленоидом. Ток на соленоид поступает от общего электронного блока управления. Большая игла управляется гидродинамически, угол опережения и количество подаваемого топлива задаются ТНВД в его обычном для дизелей варианте. Расход дизельного топлива на предвпрыск не превышает 1 г\кВт час.
Основное преимущество двухтопливных двигателей состоит в том, что они работают на дешевом газовом топливе и их рационально применять на судах-газовозах и в береговых энергетических установках на газовых промыслах. В случае перебоев в подаче газа двигатель может продолжать работать на жидком топливе MDO (Marine Diesel Oil).
Газодизель фирмы МАН Дизель 32 \ 40 DG
Принципиально он мало отличается от ранее рассмотренного. Отличие заключается, в основном, в топливной аппаратуре – впрыск дизельного топлива осуществляется от двух ТНВД и через две форсунки. Один комплект для запального топлива, второй для основной подачи (при переходе на работу на дизельном топливе). Здесь же на рисунке во впускном канале крышки цилиндра установлен и показан гидравлически управляемый клапан подачи газа.
